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科学家发现新的水滴飞溅行为
来源:中国科学报      作者:宗华      时间:2017-10-16 00:00      关键词:

本报讯 古希腊哲学家亚里士多德曾试图总结水能表现出的所有方式。如今,在约2400年后,两名来自英国伦敦帝国学院的科学家利用微观液滴—颗粒碰撞激光闪光摄影术,发现了新的水滴形式。

“我们确认了一种此前任何人都没有见过的水滴飞溅行为。”最新研究作者之一Yannis Hardalupas表示。该研究日前以封面文章形式发表于美国物理联合会所属《流体物理期刊》。

此前研究主要分析水滴同诸如墙壁等平坦表面的碰撞。这产生了很多液态行为分类——从及时飞溅到绝妙的皇冠状飞溅。

Hardalupas和同事Georgios Charalampous分析了较少被研究的液滴同固体球形颗粒正面相撞现象。这些液滴的直径约为0.02毫米,比人类头发稍宽,撞击的颗粒比其大2到10倍。他们获得的纳秒级数字快照显示,在冲击时,一些液滴以土星状圆环,或者说皇冠状“拥抱”颗粒,然后继续完好无损地撞向颗粒另一侧。

“关键之处在于‘皇冠’保持着连贯状态,直到到达颗粒后面。它并未像人们预期的那样发生破裂。”Charalampous在提及被他们命名为穿越碰撞的新现象时表示,“对于同样大小的液体和颗粒,当碰撞以同样的速度发生时,它总是表现出同样的行为。”

液滴—颗粒碰撞的流体动力学对于工业喷雾干燥非常重要。在喷雾干燥中,浆体被雾化成液滴,而液滴干燥后产生拥有标准大小颗粒的粉末。在最新研究中,利用的液滴大小及其速度同来自喷雾器的液滴大小相同。这一尺寸是清洁剂或者速溶咖啡颗粒所特有的。(宗华)